邊亞微，楊樹娥，陳 錚，劉素芹

(天津長蘆海晶集團有限公司，天津 300450)

鍍鋁膜是采用特殊工藝在塑料薄膜表面鍍上一層極薄的金屬鋁而形成的一種復合軟包裝材料，其中最常用的加工方法當數真空鍍鋁法，就是在高真空狀態(tài)下通過高溫將金屬鋁融化蒸發(fā)，使鋁的蒸氣沉淀堆積在塑料薄膜表面上，從而使塑料薄膜表面具有柔光感。薄膜表面鍍鋁的作用就是遮光、防紫外線照射，一方面延長內容物的保質期，另一方面也提高了薄膜的亮度，從一定程度上代替了鋁箔。由于鍍鋁膜既具有塑料薄膜的特性，又具有金屬柔光的特性，是一種廉價美觀、性能優(yōu)良、實用性強的包裝材料。因此，鍍鋁膜在復合包裝中應用十分廣泛，主要應用于食品、餅干等干燥、膨化食品包裝和醫(yī)藥包裝，快餐食品、茶葉、咖啡和化妝品等[1-4]。

如果直接在PE表面鍍鋁，傳統(tǒng)PE膜表面張力太小，不可以直接用于真空鍍鋁。因此，傳統(tǒng)的鍍鋁加工過程中，在鍍鋁層的表面會增涂一層連接劑，以增加鍍鋁層的牢靠度，降低鍍鋁層的轉移現象，因而增涂涂層的好壞將直接關系鍍鋁層轉移程度的大小。隨著對鍍鋁層工藝發(fā)展的成熟，目前大多數鍍鋁膜廠家都省去了涂層工藝。然而，相應地鍍鋁轉移程度也隨之增加，進而對內部包裝的食品、醫(yī)藥等內容物帶來污染的安全隱患[5-8]。

項目使用PE材料作為鍍鋁膜的基材，一方面PE材料成本比較便宜，另一方面PE膜本身具有較好的韌性、透氣性與隔離性等，在性能和成本上非常適合用作鍍鋁層的可選材料。同時，項目研發(fā)的鍍鋁專用PE材料可解決傳統(tǒng)聚乙烯薄膜在真空鍍鋁層時，所鍍的鋁層結合力不強，附著力較低，鋁層會脫落的技術問題。

1 實驗部分

1.1 主要原料

線性低密度聚乙烯(LLDPE)為無毒、無味、無臭的乳白色顆粒，除具有一般聚烯烴樹脂的性能外，其抗張強度、抗撕裂強度、耐環(huán)境應力開裂性、耐低溫性、耐熱性和耐穿刺性尤為優(yōu)越，并可耐酸、堿、有機溶劑。LLDPE已滲透到聚乙烯的大多數傳統(tǒng)市場，包括薄膜、模塑、管材和電線電纜等，廣泛用于工業(yè)、農業(yè)、醫(yī)藥、衛(wèi)生和日常生活用品等領域。

低密度聚乙烯，又稱高壓聚乙烯(LDPE)，是聚乙烯樹脂中最輕的品種，呈乳白色、無味、無臭、無毒、表面無光澤的蠟狀顆粒。具有良好的柔軟性、延伸性、電絕緣性、透明性、易加工性和一定的透氣性。其化學穩(wěn)定性能較好，耐堿、耐一般有機溶劑。適用于食品包裝、藥品包裝、纖維制品包裝、日化用品包裝等。由于單層PE薄膜的機械性能較差,所以通常用作復合包裝袋的內層,即多層復合薄膜熱封性基材。

駐極母粒是以聚丙烯為基材，添加納米電氣石母粒，從而達到長期儲存電荷釋放負離子功能。在醫(yī)用口罩領域應用廣泛。電氣石，是一種以含硼為主，還含鋁、鈉、鐵、鎂、鋰等元素的硅酸巖礦物。由于它是一種結構特殊的極性結晶體，自身能長期產生電離子，并永久釋放空氣負離子和遠紅外線。

1.2 實驗設備

TE-35型雙螺桿擠出機，南京歐立； SA600注塑機，海天塑機；萬能試驗機、缺口制樣機、簡支梁試驗機，美斯特；熔融指數儀，上海思爾達有限公司。

1.3 工藝流程

鍍鋁專用PE材料對剝離強度具有較高要求，提高吸附性能的同時需要兼顧機械性能。因此，采用對材料性能影響較小的納米電氣石粉駐極母粒。實驗工藝流程見圖1、圖2。

圖1 雙螺桿改性工藝流程圖

圖2 吹膜工藝流程圖

實驗擬采用熔融共混法，將LLDPE、LDPE及其它助劑按不同比例混合均勻后加入雙螺桿擠出機主喂料口，原料經擠出、冷卻、切粒、干燥得到改性后的產品，產品經過注塑成樣條，依照相關標準對樣條進行檢測，得到產品性能指標。再將改性產品與其他樹脂按不同比例分別加入吹膜機各喂料口，原料經熔融、擠出、吹脹、夾平、收卷得到膜樣品，膜樣品經過裁剪成標準膜片，依照相關標準進行檢測，得到膜樣品性能指標。然后根據結果確定出LLDPE、LDPE、駐極母粒與其他助劑的適宜比例。

2 注塑與檢測

采用海天塑機SA600注塑機制備標準樣條，注塑條件見表1。

表1 注塑機注塑條件

采用五層共擠吹膜試驗機制備膜樣品，吹膜條件見表2。

表2 吹膜機吹膜條件

利用萬能試驗機，對注塑機制備的樣條進行檢測，檢測方法和國標依據見表3。

表3 樣條的檢測方法和依據

3 結果與討論

此項目以線性低密度聚乙烯(LLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)為高分子基體，以馬來酸酐接枝聚乙烯(PE-g-MAH)為相容劑，以納米電氣石粉駐極母粒作為極性填料，進行了鍍鋁用PE材料的制備與性能研究。在使復合材料獲得一定力學性能的基礎上，研究重點在于提高復合材料的剝離強度，制備綜合性能優(yōu)良的極性復合材料。

3.1 配方設計與改性試驗

將LLDPE、LDPE、電氣石粉、駐極母粒及其他助劑按比例混合、擠出、冷卻、切粒、干燥得到改性后試驗產品，并注塑制得樣條，并進行力學的檢測。選擇綜合性能較好的批次，按配方批量制備進行吹膜試驗，再將膜樣品裁剪成標準試樣進行檢測。

3.1.1 探究不同比例基體及駐極填料對鍍鋁PE材料的影響(表4、表5)

表4 不同比例基體及駐極填料的鍍鋁PE配方表

表5 不同比例基體及駐極填料制備鍍鋁PE性能指標

根據基體及阻隔填料不同比例進行正交試驗。LLDPE、LDPE比例分別為3.5 ∶1～4.5 ∶1、4.5 ∶1～5.5 ∶1，電氣石粉和駐極母粒添加量分別為1%～2%、2%～3%和2%～3%、3%～4%。

通過表4、表5的研究數據可知，隨著LLDPE的增加，鍍鋁PE材料的拉伸強度逐漸提高；隨著駐極填料含量的增加，鍍鋁PE材料的拉伸強度逐漸降低。根據實驗結果下步試驗選取3#～8#進行批量制備進行吹膜實驗。鍍鋁PE膜性能指標見表6。

表6 鍍鋁PE膜性能指標

通過表6的研究數據可知，隨著駐極填料的增加，鍍鋁PE材料的剝離強度逐漸升高；當隨著駐極填料中電氣石粉含量達到1%～2%時剝離強度高于1.5 N/15 mm，電氣石粉以駐極母粒的形式制備鍍鋁PE能起到更好的分散效果，有助于改善膜的外觀質量。

3.2 結論

1)隨著LLDPE的增加，鍍鋁PE材料的拉伸強度逐漸提高；隨著駐極填料含量的增加，鍍鋁PE材料的拉伸強度逐漸降低。

2)隨著駐極填料的增加，鍍鋁PE材料的剝離強度逐漸升高；當隨著駐極填料中電氣石粉含量達到1%～2%時，剝離強度高于1.5 N/15 mm。

3)電氣石粉以駐極母粒的形式制備鍍鋁PE能起到更好的分散效果，有助于改善膜的外觀質量。